劉東平

摘 要：注水井套管腐蝕是石油生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)中一個常見的問題，為了盡量減小因套管腐蝕帶來的石油材料浪費，擴大相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟效益，在對管道腐蝕研究中，要學(xué)會預(yù)測并提前做好防范措施。本文就注水井套管的腐蝕預(yù)測與相關(guān)防治手段進行探討。

關(guān)鍵詞：注水井套管腐蝕預(yù)測；注水井套管腐蝕防治；氧氣濃度；液體酸度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.040

隨著科技技術(shù)的不斷進步，社會經(jīng)濟也得到了不斷提升，我國石油市場一直都是處在國民經(jīng)濟市場的前沿領(lǐng)域，石油行業(yè)也都是在頂峰的領(lǐng)域上，在實際的石油開采中，由于工作量大，開采持續(xù)時間長，很多開采設(shè)備儀器都是處在長久不斷的工作運行中，比如說長期的注水開發(fā)，就會使得注水井套管的技術(shù)變得越來越差，容易出現(xiàn)一些套管變形、管壁穿孔、破裂、斷裂等情況，而這種情況的產(chǎn)生多半都是因為長期的注水泡水過程中發(fā)生了管壁腐蝕，以及與其他器材摩擦過多導(dǎo)致受損。注水井套管作為一種容器長時間的裝水加上空氣中存在的各種元素，很容易發(fā)生反應(yīng)，引起管壁腐蝕，而管壁又會因為腐蝕生成一層腐蝕物，這樣就削薄了管壁厚度，導(dǎo)致管壁出現(xiàn)孔洞、破裂等問題。其次，因注水井套管腐蝕而產(chǎn)生的管壁破損大多都與注水管中水體所含酸性元素有關(guān)，而由于套管多采用鋼材結(jié)構(gòu)，例如說管壁中的s元素滲入進水中，加上空氣中的CO2融入進水，三者發(fā)生反應(yīng)形成微弱的H2SO4，這類生成物對管壁造成腐蝕是一定的。加上時間長，腐蝕的程度會更深。不過這種管壁腐蝕在石油開采過程中也是比較常見的問題，而管壁出現(xiàn)孔洞、破裂等情況會使石油原料瀉出，導(dǎo)致一定的成本浪費，加上處理維護方式麻煩，也浪費了時間成本，耽誤石油開采工程正常進行，因此進行相關(guān)管道腐蝕的預(yù)測，能夠提前做好預(yù)防措施，盡可能減小其損失。下面首先就注水井管道的腐蝕預(yù)測作相關(guān)介紹。

1 注水井套管腐蝕預(yù)測

1.1 預(yù)測對象

在對注水井套管腐蝕預(yù)測中，首先要明確預(yù)測對象，根據(jù)引起注水井套管腐蝕因素的分析，我們可將水中酸堿度、ph值、氧氣濃度、細(xì)菌數(shù)量、套管溫度作為預(yù)測對象，進而根據(jù)所測得參數(shù)進行后續(xù)預(yù)測判斷。另外，預(yù)測對象的選擇還與套管實際運行狀態(tài)有關(guān)，也要對套管的相關(guān)性能進行檢驗。對套管內(nèi)外壁進行質(zhì)量檢查以及各功能結(jié)構(gòu)的診斷，比如說套管存在有一定磨損與變形的情況這是象征著已經(jīng)發(fā)生腐蝕或者即將要發(fā)生腐蝕，相應(yīng)的這些都會影響到最終的預(yù)測結(jié)果。其次，在預(yù)測對象選擇中，把握住主要對象和必要對象，要做到主次分明，能夠提升預(yù)測效率。

1.2 建立模型

確了預(yù)測對象后就可建立預(yù)測模型。其中預(yù)測模型建立內(nèi)容主要包括對預(yù)測對象的各類檢驗工作與試驗流程，按照對注水井套管腐蝕的原理以及預(yù)測檢驗的基本原則，設(shè)計出對各個影響因素的各類檢查試驗，根據(jù)所得參數(shù)來作為最后結(jié)論的數(shù)據(jù)支撐。其次，預(yù)測模型建立過程中存在一定的估算與概括，要根據(jù)實際注水井套管的運行狀態(tài)以及測得的具體數(shù)據(jù)，大致模擬出套管發(fā)生腐蝕的過程與腐蝕的程度。此外，引起套管腐蝕的因素也不止一類，可能有多種因素共同影響，模型建立要將各個可能的因素都考慮進去。才能確保最終的預(yù)測結(jié)果，保障套管防腐的質(zhì)量。

1.3 預(yù)測計算

在明最后進行對注水井套管腐蝕預(yù)測的計算，計算根據(jù)對相關(guān)元素測得的數(shù)據(jù)，然后結(jié)合套管運行的最新狀態(tài)，根據(jù)相關(guān)方程式代入數(shù)據(jù)得出最終的預(yù)測值，其中還要將腐蝕產(chǎn)生因素隨著時間的變化量考慮進去，以及套管在這些因素共同影響下的腐蝕程度，腐蝕會在何時變的更嚴(yán)重等，預(yù)測結(jié)果需要包括套管具體腐蝕的時間，以及產(chǎn)生形變等問題的所用時長，在預(yù)測結(jié)果顯示的時間限額之前采取相應(yīng)的防止措施，減少成本損失，最大化擴大石油開采的經(jīng)濟效益。最后，對注水井套管的腐蝕預(yù)測也是為了保障石油開采過程順利進行的主要操作流程，做足預(yù)測的準(zhǔn)備工作也是為了更好利用套管相關(guān)功能結(jié)構(gòu)，發(fā)揮其最大效用的最佳方式。

2 注水井套管腐蝕防治

2.1 溫度過高情況下的腐蝕防治

注水井套管產(chǎn)生腐蝕情況的原因有第一在溫度過高情況下產(chǎn)生腐蝕，對于這類情況的防治，把握住以降低套管溫度為原則。我們都知道化學(xué)反應(yīng)會隨著溫度而變化，溫度越高，分子間的運動速率越快，進而帶來的反應(yīng)越激烈，在高溫環(huán)境下的注水井套管會使得管壁與水面元素發(fā)生反應(yīng)更活躍因而容易腐蝕。針對此，我們可在管壁外圍加上降溫裝置，用以延緩腐蝕速率，還要控制管壁中注入水的流動速率，速度太快也會導(dǎo)致壁內(nèi)溫度上升。其次還能在管內(nèi)注入一定冷水，前提是在不影響實際注水的質(zhì)量與最終開采的石油質(zhì)量前提下。另外，還有注入水時間的選擇，盡量不要選擇在正午高溫這種外界氣候條件下，且要控制注入水的時間，時間越長越易引起管內(nèi)溫度增高，影響注水實際效率。

2.2 氧氣濃度過高的腐蝕防治

造成套管腐蝕的因素還有氧氣濃度，若水內(nèi)氧氣濃度過多，會使得水內(nèi)呈弱酸性，長時間的積累與套管壁相接觸會增多腐蝕的概率，另外，氧作為一切化學(xué)反應(yīng)的活躍元素，在有氧的基礎(chǔ)下，就相當(dāng)于存在了一種催化劑，能加速某些反應(yīng)進程，使得腐蝕速率更快。對這類情況下的防腐治理方法有，第一可在水中加入除氧劑，可以采用亞硫酸鈉來進行對注水井中氧元素的含量控制。第二采用化學(xué)除氧的方法，例如用銅屑除氧，其中此方法的原理是利用了氧氣的化學(xué)活性，還銅易氧化的特性，將銅放在水中，與溶于水的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，將銅置換成氧化銅，進而達(dá)到降低水中氧元素含量的目的。

2.3 熱處理措施不當(dāng)?shù)母g防治

產(chǎn)生注水井套管腐蝕的因素還有對套管的熱處理不當(dāng)，與之前溫度過高會催化腐蝕反應(yīng)原理一樣，套管熱處理不當(dāng)會使得管內(nèi)存有一定溫度，管內(nèi)溫度也是會主要影響套管內(nèi)元素活性的直接因素。針對

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這方面的治理方式主要有，首先要盡可能避免管壁焊接，避免一切熱處理的操作方式，其次要定期對注水井管壁進行冷卻處理，及時降低套管溫度，盡量控制管壁溫度不處在過高的范圍中。另外，還可進行退火處理，以便消除材料的殘余應(yīng)力。降低因材料內(nèi)部元素保持的高活躍性而帶來的腐蝕速度加快等不良影響，總的來說，對熱反應(yīng)處理要把握住將注水井套管溫度控制在合理范圍中。

2.4 細(xì)菌大量繁殖的腐蝕防治

細(xì)菌繁殖也是會影響到注水井套管腐蝕速率的一個主要方面，一般細(xì)菌在24℃平均溫度時繁殖較快，細(xì)菌作為腐蝕反應(yīng)的催化劑，若存在大量細(xì)菌會對管壁腐蝕產(chǎn)生很大影響，同時細(xì)菌本身就有具備一定的腐蝕性能，因此在注水井套管中，要盡量避開24℃這種有利于細(xì)菌繁殖的最適溫度。且在注水中對水質(zhì)、套管內(nèi)部等進行除菌處理，盡量減小細(xì)菌的數(shù)量，避免細(xì)菌繁殖。

2.5 PH值減小的腐蝕防治

其次，還有ph值減小而引起的注水井套管腐蝕，因注水井中水內(nèi)呈弱酸性導(dǎo)致套管處在微酸性條件中被侵泡從而易發(fā)生腐蝕反應(yīng)，針對這方面的治理方式有，在注水前先對水質(zhì)進行中和處理，另外還要定期檢查水質(zhì)中的酸堿度，若發(fā)現(xiàn)ph值變小，要及時采取相關(guān)措施，例如加入堿性物質(zhì)或者多加中和性的淡水用以弱化酸性。為了進一步降低因腐蝕引起的管道受損還要及時清理管壁，在不注水期間保持管壁干燥，防止因殘留水分使得管壁與水漬發(fā)生腐蝕反應(yīng)。

3 總結(jié)

綜上所述，注水井套管腐蝕是石油開采中常見的問題之一，為了盡量避免因套管腐蝕給石油開采項目帶來的成本損失與進一步簡易維護過程，要提前對套管腐蝕進行預(yù)測。其中具體的預(yù)測方法可根據(jù)套管中所含氧氣、二氧化碳、套管內(nèi)水質(zhì)的酸堿度來判斷，依據(jù)這些容易引起腐蝕的外界影響因素，以及套管的實際運行狀態(tài)結(jié)合起來建立模型，再依照公式進行計算，預(yù)測出套管發(fā)生腐蝕大概會要多久，進而在發(fā)生腐蝕之前的時間限額內(nèi)采取相關(guān)的防治措施，例如更換套管，加強套管維護等。以免套管因腐蝕穿孔、變形后石油注水泄露。另外，關(guān)于套管腐蝕的治理措施，針對引起腐蝕的不同原因，有相應(yīng)的治理方法。其中把握處理注水井套管時要注意對水質(zhì)中和、除氧，防止水質(zhì)呈酸性，還要注意溫度對套管腐蝕的影響，對套管要隨時進行降溫處理，因為溫度也是影響套管腐蝕的重要因素。其次，還有細(xì)菌，作為本身就具備一定腐蝕性能的微生物，避免在細(xì)菌大量繁殖時使用套管內(nèi)注水，也要隨時給注水井套管除菌。最后，在今后的注水井套管防腐蝕工作中，我們還將繼續(xù)深入探究防腐結(jié)構(gòu)內(nèi)部性能，提出更加科學(xué)有效的治理方案，用以推進我國石油行業(yè)的進步與發(fā)展。

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